Verfahren zur Scharfabstimmung von Empfängern der drahtlosen Empfangstechnik. Die genaue Abstimmung eines Rundfunk empfängers auf eine hochfrequente Träger welle wird bekanntlich bei -den modernen Apparaten dadurch erleichtert, dass optische Statiowanz,ei.ger angebracht werden.
Trotz dieses Hilfsmittels ist die richtige Ab tim- inurig eines Empfängers, der mit stark wir kendem Schwundausgleich ausgerüstet ist, bei der Abstimmung von Hand nicht immer gewährleistet. Die Folge einer ungenauen Abstimmung sind nichtlineare Verzerrungen < der Niederfrequenz, die durch unsym metrische Zage der Seitenbänder zur Mittel frequenz der Bandfilter hervorgerufen wer den-.
Es sind daher Anordnungen erwünscht, die eine Abweichung der Empfängerabstim inung von der zu empfangenden Frequenz nach Grösse und Richtung zum Beispiel durch ein Zeigerinstrument angeben.
Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen die Scharfabstimmungeines Empfängers auf clie vorher von Hand grob eingestellte Träger- frequenz automatisch durch diesen -selbst be sorgt wird. (Vergl. z.
B. E.lectronics 1935 Jan., Funktech. Monatshefte<B>1936</B> Jan.) Eines dieser Verfahren zur automatischen Soharfabstimmung ist dadurch charakteri siert, dass im Zwisehenfrequenzteil des Emp fängers mvei Resonanzkreise angebracht sind, von -denen der eine um einige kHz über,
der andere um ebensoviel unterhalb der richtigen Zwischenfrequenz abgestimmt ist. Je naoh- d,em, ob die einfallende Hochfrequenz mit der Os:zillatorfrequenz eine zu grosse, oder eine zu kleine Zwischenfrequenz ergibt, wird über den einen oder den andern Resonanzkreis ein grösserer Wechselstrom fliessen.
Durch Gleichrichtung dieser Ströme und Differenz- bildung der Beträge der entstehenden Gl@eiclr- spannungen erhält man eine Spannung, welche nach Grösse und Vorzeichen die V ,er- stim,mung des.
Empfängers angibt. Diese Spannung kann nun auf ein Instrument ge führt werden, welches die Grösse und das Vorzeichen ,der Verstimmung jeweils anzeigt. Es ist besonders zweckmässig, die Spannung direkt auf eine besondere Anordnung wirken zu lassen, welche eine Änderung der Emp- fängeraIstimmung (z.
B. durch Änderung der Oszillatorfrequenz) bewirkt, und zwar in der Weise, dass die ursprüngliche, fehler hafte Abstimmung korrigiert wird.
Der Nachteil dieser Schaltung, welche sich nur für Ü'berlagerungsempfang eignet, ist dar, dass im Zwischenfrequenzteil zwei sehr genau abgestimmte Resonanzkreise vorgesehen wer den, müssen, weil,die Differenz zwischen ,
den Scheinfrequenzen der Resonanzkreise und der richtigen Zwis.chenfrequenz die Grösse der Regelspannung bestimmt. Diese beiden Resonanzkreise arbeiten nicht im Resonanz Punkt, denn sie sind ja um einige kHz ge genüber der Bandfilterfrequenz verstimmt, und bringen daher bekanntlich eine starke,
die Abstimmschärfe erheblich verschleGh- terade Dämpfung in die betreffende Zwi- sohenfrequenzstufe, so. dass sie in der Regel nur über eine besondere Röhre an den Zwi- schenfrequenzteil angeschaltet werden., welche den Empfänger beträchtlich verteuert.
Nun ist es bekannt, dass durch gegensei- tigen Phasenvergleicli der in einem abge stimmten elektrischen Schwingkreis auftre tenden Ströme und Spannungen auf einfache Weise eine von -der Grösse und dem Vorzei chen seiner Verstimmung gegenüber der auf gedrückten Frequenz abhängige RegeIspan- nung erzeugt werden kann.
So ist beispiels weise der Gesamtwiderstand eines Parallel- resonanzkreivses für ,die Resonanzfrequenz ein rein Ohmscher Widerstand, für eine etwas.
höhere Frequenz dagegen ein. kapazitiver, für eine niedrigere Frequenz ein induktiver Blindwiderstand. Der Eingangsstrom des greises ist im Falle der Resonanz genau um 90 Grad gegenüber dem Schwingstrom ver schoben, im Falle der Verstimmung dagegen ist die Phasenverschiebung grösser oder klei ner.
Solche Schwingkreise finden bereits in Anordnungen zur automatischen: Frequenz- oder Drehzahlregelung Verwendung, bei- spielsweise zur Frequenzstabilisierung von Wechselstromgeneratoren oder zur Drehzahl- konstanthaItung von Kinoaufnahme- und -wiedergabeapparaturen. Es handelt sich da bei also um Anordnungen, bei denen eine Spannung erzeugt wird,
welche der gegen seitigen Phasenlage von Strömen oder Span- nungen in Schwingkreisen entspricht und die :damit einen Massstab für die Verstimmung der Resonanzfrequenz gegenüber der a.ufge- drückten Frequenz bildet. Bei dieser Span nung kann es sich .grundsätzlich um eine. Gleich- oder Wechselspannung handeln, deren Amplitude je nach der Verstimmung von einem bestimmten Mittelwert abweicht.
Die ser Mittelwert kann bei einer Gleichspan- nung im Speziellen = 0 sein.
Erfindungsgemäss: wird nun ein @der- artiges, Verfahren zur Scharfabstimmung von Empfängern der drahtlosen Empfangstechnik angewendet.
Die Regelpannung kann dabei in geeigneter Weise .einen optischen Anzeiger betätigen oder mit Hilfe einer besonderen Anordnung der Empfängerverstimmung durch entspre- chende Abstimmungskorrektur entgegenwir- ken. Es lassen sich dabei auch allgemeinere el,ekträs,
che Netzwerke zur Erzeugung einer starken Phasendrehung in der Umgebung ,der Resonanzfrequenz verwenden. Die rela tive Phasenlage von .Strömen und Spannun gen zwischen verschiedenen Punkten elektri scher Netzwerke in Abhängigkeit von der Frequenz ist aue der Theorie der Netzwerke weitgehend bekannt.
So ändert sich beispiels weise die gegenseitige Phasenlage der Span nungen am Eingang und am Ausgang, eines elektrischen Bandfilters von einem kleinsten Wert bei etwas zu tiefer Frequenz über einen Mittelwert nach einem grössten Wert bei etwas zu hoher Frequenz der einfallen- den Schwingungen. Es ist also möglich,
die in einem Empfänger zu Selektionszwecken ohnehin vorhandenen einfachen oder kompli zierten Abstimmkrei.se, insbesondere die Bandfilter, zur Erzielung des für die R.egel- ano.rdnung erforderlichen Phasensprunges zu verwenden, so dass unter Umständen über haupt keine zusätzlichen Schwingkreise er forderlich sind.
Es gibt nun verschiedene Schaltungen, welche die gegenseitige Phasenlage von Strö men und Spannungen zu messen gestatten und sowohl nach Grösse, als auch nach Vor zeichen als Gleichspannung anzeigen, so z.
B. die sogen. Wattmeterschaltungen, welche man auch bei den bekannten Modultionsver- fahren häufig trifft. Je nach der Phasenlage der beiden Ströme oder Spannungen entsteht eine Gleichstromkomponente. welche dem Amplitu.denprodukt der beiden @chv@in,b@-un- gen, und dem Cosinus des Phasenwinkels proportional ist.
Im folgenden werden anhand der Fig. 1 4is 9 Einrichtungen beschrieben, welche zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens verwendet werden können. Fig. 1 zeigt das prinzipielle Schaltbild einer Anord nung zur Erzeugung einer Regelspannung. Der Resananzkre:is L, C ist an die Anode einer 7wischenfrequenzverstärk-erröhre ange,- schaltet bedacht und genau auf die Zwi- schenfrequenz abgestimmt.
Im Falle der Resonanz ist der Schwingstrom J, gegenüber dem Gesamtstrom 7, um 90 CT'rad verscho ben. Wenn man die Spannungsabfälle an den Widerständen R1 und P@ in einer Wattmeter- scha.ltung TVll zur Überlagerung bringt, so entsteht eine Gleichspannung Ur, die je nach der Verstimmung positiv oder negativ ist.
In Fig. ? ist eine analoge prinzipielle Schaltung aufgezeichnet, beider die Spannung am gan zen: Schwingkreis mit dem Gesamtstrom vesr- (Aichen wird. Die beiden Spannungen U1 und I'., sind im Falle der Resonanz in Phase.
Um iisiti eine von der Phasenabweichung abhän gige Regelspannung zu erhalten, welche im lZesonanzfall -durch Null geht, muss- man die heiden Spannungen in einer ,sogenannten Blindleis.tungsmessierschaltung zur Überlage- rang bringen.
Wach entsprechender gegen eitiger Drehung der zu vergleichenden Spannungen oder Ströme um den konstanten hc=traö von 90 Grad mit Hilfe einer ein fachen Phasendrehunbsschaltung kann je doch auch in diesem Falle der -Vergleich mit einer -@Tirhleistungsmessersclialtung erfolgen.
In Fig.3 ist nun eine praktisch braueh- hare Ausführungsform einer solchen ,Schal- tung aufgezeichnet, wobei eine an sich be- l:annte Wattmeterschaltung (siehe:
Walter, Zeitschr. f. techn. Physik 13 [19321 363), deren wesentliches Merkmal die Verwendung einer Gleiehrichterbrücke bildet, benutzt isst. Die Aaskopplung sdes eigentlichen Phasen indikators an .den Schwingkreis L; C ist hier mittelst Übertragern Ü, und Ü2 vollzogen.
Bei hochohmigem Indikatorkreis gilt dabei für die Spannungen U1 und U2 auf der Sekundärseite der Übertrager: U1 <I>=</I> j co illlJl und U;
<I>=</I> j 4o M=Jd (illl und 11= sind die ent sprechenden Gegeninduktivitäten), d. h. die massgebenden Phasenunterschiede bleiben bei der Übertragung der Spaunungen U1 und U, erhalten.
Für die Zwecke einer automati- schen Feinabstimmung ist es dabei zweck mässig, die beiden Hälften des Widerstandes R sehr hochohanig zu wählen und durch Kondensatoren, zu überbrücken.
Eine analoge Wirkung ergibt eine Schal tung nach Fig. 4, welche sich in der prak tischen Anwendung oft als zweckmässiger er weisen kann. Der Widerstand R darf dabei unter Umständen webgelassen werden.
E=s handelt sich bei diesen Schaltungen um den Vergleich ,der Amplitude zweier Wechselspannungen (nämlich der vektoriel- len .Summe und Differenz der beiden phasen verschobenen iSpannungen an dien. betreffen sden Punkten des Schwingkreises), indem man dieselben :
gleichriohtet und die Gleich strom- oder Spannungswerte vergleicht.
Ein besonderer Vorzug solcher Schaltun- gen besteht darin, dass selbst bei relativ klei- nem Belastungswiderstand im Regelstrom kreis eine zusätzliche Dämpfung des Schwinsgkreissess mit dem Moment verschwin det, wo. ,die Abstimmung (z.
B. gerade in folge :der automatischen Scharfabstimmung) genau wird, sd. h. die Verstimmung und da mit die Regelspannung gegen Null geht.
An .Stelle der Schaltung mit Trocken gleichriclitern kann natürlich jede andere Phasemndikatarschaltung, z. B. eine Röhren- schaltung verwendet werden.
In Fig. 5 isst beispielsweise eine solche Schaltung angege ben, bei welcher der Phasenvergleich der beiden Spannungen durch Modulation in einer -au sich bekannten Art und Weise mit Hilfe einer Hegode zustande kommt (siehe: Kluge, Zeitschr. f. techn. Physik 15 [1984] 22i3,).
Fig. 6 und 7 zeigen weitere .Schaltungen, zur Durchführung .des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welchen an Stelle :
des ein- faohen .Schwingkreises zur Entnahme der phasenverschiedenen Spannungen ein Band filter vorgesehen a.st, wie es heute. allgemein im 7,wischenfrequenzteil der Ruudfunkemp- fänger verwendet wird.
Es besteht aus den beiden auf die Zwischenfrequenz abgestimm ten: und lose gekoppelten Resonanzkreisen L1, Cl und L., C2. Die Phase der Ausgangs spannung des Bandfilters ist bezüglich jener der Eingangsspannung stark veränderlich und wechselt in der Umgebung der vorge schriebenen Zwischenfrequenz von \7u11 bis 180 Grad.
Für :die vorgeschriebene Zwischen frequenz beträgt die Phasenverschiebung 90 Grad. Die beiden .Spannungen können also in ähnlichen Schaltungen wie Fi.g. 3, 4, 5 verglichen werden.
Auch hier geht die zusätzliche Dämp fung, welche ,durch den Regelstrom, bedingt ist, bei abnehmender Verstimmung gegen Null, was natürlich bei einer gleichzeitigen Verwendung des Bandfilters zu Selektions- zweck en von Bedeutung ist.
Die .Schaltungen für die Erzeugung einer Regelspannung zur Abstimmungskontrolle durch Phasenvergleich lassen sich auch kom binieren mitiSehaltungen zur Entnahme einer Spannung, welche @d(er Amplitude der Trä gerwelle entspricht und die etwa für einen Stationenzeiger oder zum automatischen Schwundausgleich Verwendung findet.
Bei der Schaltung nach Fig. 8 kann bei spielsweise an den Klemmen. AB die Span nung für den Stationen.zeiger oder für auto matischen Schwundausgleich und an den Klemmen<I>CD</I> eine Spannung zur automati- sohen Scharfabstimmung oder zur optischen Kontrolle der Empfängerverstimmung ent nommen wenden. Dabei darf eine beliebige dieser Klemmen an irgend ein gegebenes festes Potential gelegt werden.
Eine besonders zweckmässige optische Abstimmungsk ontrolle ergibt sich, -tvenn man -die Spannung zwischen A und D in Fig. 8 an einen. ersten optischen Zeiger und .die .Spannung zwischen A und C an einen zweiten benachbarten optischen Zeiger legt.
Der mittlere Gesamtausschlag beider Zeiger ist dann ein Mass für die Amplitude .der Trä gerwelle und der Unterschied der beiden Ausschläge weist auf eine entsprechende Verstimmung hin.
Sind die optischen Zeiger Ilochfrequenz- empfindlich (z. B. Gl.immlichtzeiger), so er übrigen sich die Gleichrichter,
und die bei den Spannungszeiger können etwa in Schal tung Fig. 4 an Stelle der Gleichrichter und des Ableitwiderstandes D direkt zwischen .die Klemmen <I>A</I> und C bezw. A und<I>D</I> ge schaltet werden.
Bei den Schaltungen der in obigen Beispielen angedeuteten Art werden ohnehin vorhandene und gleichzeitig für an dere Zwecke :erforderliche Konstruktions- elemente (z. B. Bandfilter, eventuell auch Trockengleichrichter oder Elektronenröhren) zur Erzeugung .dar Regelspannung mitbe nützt. Solche Schaltungen haben deshalb den Vorzug grösster Einfachheit und Billigkeit.
Im Gegensatz zu den eingangs erwähnten Schaltungen mit zwei gegenseitig etwas ver stimmten Schwingkreisen im Zwischenfre- quenzverstä@rl,:er ermöglichen sie :den Ausbau von Empfängern für automatische ,Scharf- abstimmung oder optis.clie Verstimmungs kontrolle mit einem Minimum an Mehr kosten.
Die Anordnung nach Fig. 9 stellt .eine Schaltung dar, deren Wirkungsweise eben falls auf dem eingangs beschriebenen Prin zip ,des Phasenvergleiches zwischen,Schwing- und Gesamtstrom in einem abgestimmten Schwingkreis beruht.
Bei dieser Schaltung ist direkt im den Schwingstromkreis eine Gleichrichterbrückeeingeschaltet. Die pha- sena.bhängi,ge Regel:spaanung kommt dabei folgendermassen zustande: Der Weg des Schwingstromes geht in der einen Perioden- hälfte über a, b, c (ausgezogene Pfeile), in .der andern Hälfte über<I>e, d, a</I> (.gestrichelte Pfeile). Die Speiseleitung für den Resonanz kreis ist an den Punkten<I>b</I> und<I>d</I> an.gesahlos- sen.
Die Gleichrichter zwischen c und d und zwischen a und d sperren gleichzeitig wäh rend der ersten Halbperiode des Schwing- stromes, d. h. es kann kein. Gesamtstrom über den Punkt d von aussen der Gleicbrich- terbrücke zufliessen. Gleichzeitig kann wäh rend der ersten Halbperiode der Punkt b mit.
a und c als elektrisch verbunden betrachtet werden, so dass -ein Gesamtstrom der Brüche und dem .Schwingkreis während der ersten Halbperiode über diesen Punkt zufliesst. Das entsprechende gilt in der zweiten Halb pcriode für den Punkt d.
Ist nun der Ge samtstrom in Phase mit dem Schwingstrom, so fliesst die positive Halbwelle des Gesamt- stromes jeweils über b und die negative Halbwelle ,jeweils über d, so dass sich die Kondensatoren bei in mit der Gesamtgleich spannung Tlr aufladen. Ist der Schwingstrom in Gegenphase mit dem Gesamtstrom, so än dert sich, wie aus der entsprechenden Be- tracbtung hervorgeht, das Vorzeichen von P,
.. Bei 90 Grad Phasenverschiebung zwri- sehen Schwing- und Gesamtstrom ist die Gleichstromkomponente des Gesamtstromes über b und diejenige über d gleich Null. In diesem Falle der Resonanz entsteht also keine Regelspannung.
Auch diese Schaltung, welche allerdings eine gewisse zusätzliche Dämpfung des Sch -ingkre@ises zur Folge hat, zeichnet sich durch sehr geringen Mehraufwand an Kon- struktionselementen aus. Sie empfiehlt sich, wenn sehr kleine Regelspannungen erforder lich sind.
Die Veränderung der Abstimmung durch die Regelspannung erfolgt bei Merl@age- rtingsempfängern zweckmässig durch ent sprechenden Eingriff auf die Osz illatorfre- quenz. Die Oszillatorverstimmung kann da bei, beispielsweise durch Veränderung der dynamischen Gitterkapazieteiner Elektro nenröhre,
welche zum Abstimmkondensator des Oszillators. parallel liegt, hervorgerufen .erden. Dabei brauchen die übrigen Ab stimmkreise, namentlich die Zwischenfre- quenzkreise, aber auch die Hochfrequenzab- stimmkreise der Vorselektion nicht beein- flusst zu werden.
In manchen Fällen, z. B.. bei Empfängern ohne Überlagerung, ist eine direkte Verstimmung der Abstimmkreise durch - die Regelspannung etwa mittelst Steuermotor erforderlich. Eine solche Ab stimmungskorrektur erstreckt sich in diesem Falle im allgemeinen auf alle Schwingkreise. also auch auf den Schssringlkreis zur Erzeu gung der Regelspannung.
Das beschriebene Verfahren zur Scharf- a.bstimmang von Empfängern der drahtlosen Empfangstechnik eignet sich im besonderen auch hier beim Überlagerungsempfang von Kurzwellen und Ultrakurzwellen, deren. Fre quenz bekanntlich nur mit grossen Schv;rierig- keiten konstant gehalten werden kann, und bei denen auch die Empfängereinstellung aus verschiedenen Gründen :dauernden Schwan kungen unterworfen ist.
Das Verfahren kann natürlich auch sinn gemäss bei Fernsehempfängern, bei denen die genaue Abstimmung auf die Trägerwelle be kanntlich besonders wichtig ist, angewendet werden.